Duong nhat thanh thiet ke cau btct (3)

Trường ĐH Giao Thơng Vận Tải Tp.HCM KHOA CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ CẦU DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP DƯL NHỊP GIẢN ĐƠN TIẾT DIỆN SUPER-T CĂNG TRƯỚC Ngành : Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Xây dựng cầu đường GVHD : SVTH : MSSV : Lớp : THS NGUYỄN ĐÌNH MẬU DƯƠNG NHẬT THÀNH 13L1110041 CD13C6 Tp Hồ Chí Minh tháng 12 năm 2014 LỜI CẢM ƠN  Sau tháng làm đồ án tốt nghiệp, giúp đỡ nhiệt tình giáo viên hướng dẫn Thầy Nguyễn Đình Mậu, q thầy tổ môn bạn bè, … với việc vận dụng kiến thức học từ trước đến nay, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Trong trình làm đồ án, em nhận thấy kiến thức thầy cô truyền đạt cần thiết q báu Đó hành trang cho em vững bước vào sống chắp cánh cho em thực ước mơ Để vững bước đường em cần phải khẳng định thơng qua lần bảo vệ Chính em mong nhận ủng hộ giúp đỡ cua quý thầy cô, bạn bè… để đồ án tốt nghiệp em hồn thiện Trong q trình làm đề tài, em cố gắng hạn chế kiến thức thân thời gian nên khơng tránh khỏi có sai sót Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn bảo ân cần Thầy Nguyễn Đình Mậu, tồn thể quý thầy cô môn bạn bè nhiệt tình giúp đỡ hướng dẫn em thời gian làm đồ án tốt nghiệp Về phần em xin hứa cố gắng mang kiến thức học để vận dụng vào thực tế góp phần cơng sức nhỏ bé vào cơng xây dựng đổi ngành giao thông vận tải nước nhà Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 12 năm 2014 Sinh viên Dương Nhật Thành MỤC LỤC PHẦN THỨ NHẤT : SỐ LIỆU THIẾT KẾ CHƯƠNG MỞ ĐẦU TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 1.1Qui mơ cơng trình 1.2 Nội dung tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế: 1.3 Đặc điểm địa chất: 1.3.1 Địa chất : 1.3.2 Cao độ mực nước thiết kế: PHẦN THỨ HAI : THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƯƠNG : PHƯƠNG ÁN CẦU DẦM GIẢN ĐƠN BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC SUPER-T 1.1 Chọn sơ đồ kết cấu nhịp: 1.2 Mố cầu: 1.3 Trụ cầu: 1.4 Các đặc trưng vật liệu sử dụng: 1.5 Thiết kế sơ 1.5.1 Số liệu thiết kế 1.5.2 Kích thước mặt cắt ngang cầu 1.5.3 Bản mặt cầu: 1.5.4 Dầm ngang: 1.5.5 Ván khuôn lắp ghép: 1.5.6 Vách ngăn: 1.5.7 Tải trọng lan can lề hành 1.5.8 Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu tiện ích cơng cộng 10 1.5.9 Cấu tạo dầm chủ 10 1.5.10 Tính tốn đặc trưng hình học dầm super-t 12 CHƯƠNG : PHƯƠNG ÁN 14 CẦU DẦM GIẢN ĐƠN 14 DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP 14 2.1 CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU NHỊP: 14 2.2 MỐ CẦU: 14 2.3 TRỤ CẦU: 14 2.4 CÁC ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU SỬ DỤNG: 14 2.5 TÍNH TỐN DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TƠNG CỐT THÉP: 16 2.5.1 Số liệu tính tốn: 16 2.5.1.1 Phần dầm thép: 16 2.5.1.2 Sơ chọn kích thước sườn tăng cường, liên kết ngang, mối nối: 17 2.5.1.3 LAN CAN: 18 2.5.1.4 LỀ BỘ HÀNH: 19 2.5.1.4.1 Vị trí đặt DC3: 19 2.5.2 Xác định đặc trưng hình học tiết diện dầm: 20 2.5.2.1 Xác định đặc trưng hình học tiết diện dầm giai đoạn 1: 20 2.5.2.2 Xác định đặc trưng hình học tiết diện dầm giai đoạn (tiết diện liên hợp): 21 2.5.2.3 Xác định đặc trưng hình học tiết diện dầm biên giai đoạn 1: 26 2.5.3 Xác định hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang cầu: 31 2.5.3.1 Tính cho dầm giữa: 31 2.5.3.1.1 Hệ số phân bố cho mômen: 31 2.5.3.1.2 Xác định hệ số phân bố cho lực cắt: 32 2.5.3.2 Tính cho dầm biên: 32 2.5.3.2.1 Hệ số phân bố cho mômen: 32 2.5.3.2.2 Hệ số phân bố cho lực cắt: 34 2.5.4 Phương pháp nén lệch tâm: 35 2.5.4.1 Hệ Số mềm : 35 2.5.4.2 Dầm Biên: 36 2.5.4.3 Dầm Trong: 37 2.6 NỘI LỰC – TỔ HỢP NỘI LỰC THEO CÁC TTGH 38 2.6.1 Xác định nội lực tĩnh tải mặt cắt 38 2.6.2 Tĩnh Tải Tác Dụng Toàn Cầu: 39 2.7 KIỂM TRA DẦM CHỦ TẠI CÁC MẶT CẮT SAU: 40 2.7.1 Mặt cắt I-I: 40 2.7.2 Mặt cắt II-II: 41 2.7.3 Mặt cắt III-III: 43 2.7.4 Mặt cắt IV-IV: 45 2.8 TỔ HỢP TẢI TRỌNG VÀ CÁC HỆ SỐ : 47 2.8.1 Tổng hợp nội lực theo trạng thái giới hạn: 48 2.8.2 Kiểm toán dầm thép giai đoạn 1: 51 2.8.3 Kiểm tra tỷ lệ cấu tạo chung: 51 2.8.3.1 Kiểm tra độ mảnh bụng: 52 2.8.4 Kiểm toán dầm thép giai đoạn II 53 2.8.4.1 Xác định mômen dẻo tiết diện dầm biên giai đoạn II 53 2.8.4.2 Xác định sức kháng uốn tiết diện liên hợp: 57 2.9 TRÌNH TỰ THI CÔNG: 57 2.10 TỔ CHỨC THI CÔNG: 58 2.10.1 Chuẩn bị mặt thi công: 58 2.10.2 Tập kết thiết bị, vật tư đến công trường: 58 2.10.3 Thi công cọc khoan nhồi: 58 2.10.4 Thi công mố, trụ: 58 2.10.5 Lao dầm: 58 2.10.6 Thi công mặt cầu, lan can, lề hành: 58 CHƯƠNG 3: SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 59 3.1 VỀ KINH TẾ 59 3.1.1 Cầu dầm Super – T 59 3.1.2 Cầu dầm Thép liên hợp BTCT 59 3.2 VỀ KỸ THUẬT 59 3.2.1 Cầu dầm Super – T 59 3.2.2 Cầu dầm Thép liên hợp BTCT 59 3.3 VỀ MỸ QUAN 59 3.3.1 Cầu dầm Super – T 59 3.3.2 Cầu dầm Thép liên hợp BTCT 60 3.4 VỀ DUY TU BẢO DƯỠNG 60 3.4.1 Cầu dầm Super – T 60 3.4.2 Cầu dầm Thép liên hợp BTCT 60 3.5 KẾT LUẬN 60 PHẦN THỨ BA : THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG I 63 1.1 LAN CAN: 63 1.1.1 Thanh lan can: 63 1.1.1.1 Tải trọng tác dụng lên lan can: 63 1.1.1.2 Nội lực lớn nhịp : 63 1.1.1.3 Kiểm tra tiết diện thanh: 64 1.1.2 Trụ lan can: 64 1.2 LỀ BỘ HÀNH: 70 1.2.1 Chọn kích thước lề hành: 70 1.2.2 Tính nội lực cho lề hành (tính 1m dài): 70 1.2.3 Tính cốt thép cho lề hành 71 1.2.4 Kiểm toán trạng thái giới hạn sử dụng 72 1.2.5 Kiểm tốn bó vỉa chịu tải trọng va xe 73 1.2.5.1 Xác định : (Tính 1m dài) 74 1.2.5.2 Xác định 75 1.2.5.3 Chiều dài đường chảy 77 1.2.6 Kiểm tra trượt lan can mặt cầu: 78 CHƯƠNG 80 BẢN MẶT CẦU 80 1.1 Khái niệm 80 1 Cấu tạo mặt cầu 80 Ngoại lực tác dụng lên mặt cầu : 81 1.2.1 Tĩnh tải : 81 1.2.2 Hoạt tải: 82 Tính nội lực chịu lực theo sơ đồ hai cạnh: 82 1.3.1 Do tĩnh tải: 82 1.3.2 Do hoạt tải: 83 1.3.3 Xét tính liên tục 84 Bề rộng dải ảnh hưởng bánh xe: 84 Nội lực dầm trong: 84 Tính chịu lực dầm congxon hẫng: 85 1.4.1 Do tĩnh tải: 85 1.4.2 Do hoạt tải: 86 Tính tốn thép cho mặt cầu: 86 1.5.1 Tính tốn thép chịu mômen dương cho trong: 86 1.5.2 Tính tốn thép chịu mơmen âm cho trong: 87 1.5.3 Tính tốn thép chịu mơmen âm cho hẫng: 89 1.5.4 Tính tốn thép phân bố dọc cầu: 89 Kiểm tra điều kiện chịu nứt phần chịu mômen dương: 89 Kiểm tra điều kiện chịu nứt phần chịu mômen âm : 91 Trạng thái giới hạn mỏi 93 Tính tốn lựa chọn khe co giãn 93 DẦM NGANG 95 Khái quát chung 95 2 Tính nội lực tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang: 95 Tính nội lực hoạt tải tác dụng lên dầm ngang 97 2.3.1 Theo phương dọc cầu : 97 2.3.2 Theo phương ngang cầu : 98 2.3.3 Tổ hợp nội lực hoạt tải gây : 99 Tổ hợp nội lực: 100 Tính tốn cốt thép cho momen âm 100 Tính tốn cốt thép cho momen dương 101 Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng 102 2.7.1 Kiểm tra nứt với momen âm 102 2.7.2 Kiểm tra nứt với momen dương 104 Thiết kế lực cắt, bố trí cốt đai 105 CHƯƠNG – THIẾT KẾ DẦM CHỦ 109 3.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ 109 3.2 THIẾT KẾ CẤU TẠO 110 3.2.1 Kích thước mặt cắt ngang cầu 110 3.2.2 Cấu tạo dầm chủ 110 3.2.3 Tính tốn đặc trưng hình học dầm super-t 112 3.2.3.1 Mặt cắt gối 113 3.2.3.1.1 Tiết diện nguyên khối 113 3.2.3.1.2 Tiết diện liên hợp 114 3.2.3.2 Mặt cắt chỗ thay đổi tiết diện 115 3.2.3.2.1 Tiết diện nguyên khối 115 3.2.3.2.2 Tiết diện liên hợp 115 3.2.3.3 Mặt cắt nhịp 116 3.2.3.3.1 Tiết diện nguyên khối 116 3.2.3.3.2 Tiết diện liên hợp 116 3.2.4 Hệ số phân bố tải trọng 117 3.2.4.1 Hệ số phân bố hoạt tải momen dầm 117 3.2.4.2 Hệ số phân bố hoạt tải lực cắt dầm 117 3.2.4.3 Hệ số phân bố hoạt tải momen dầm biên ( Phương pháp đòn bẩy) 118 3.2.4.4 Hệ số phân bố hoạt tải lực cắt dầm biên ( phương pháp đòn bẩy) 119 3.2.4.5 Hệ số phân bố hoạt tải momen dầm biên ( phương pháp nén lệch tâm ) 119 3.2.4.6 Hệ số phân bố hoạt tải lực cắt dầm biên ( phương pháp nén lệch tâm ) 121 3.2.4.7 Hệ số điều chỉnh tải trọng: 122 3.3 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶC TRƯNG 122 3.3.1 Xác định tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ : 122 3.3.1.1 Dầm chủ: 122 3.3.1.2 Bản mặt cầu: 123 3.3.1.3 Dầm ngang: 123 3.3.1.4 Ván khuôn lắp ghép: 123 3.3.1.5 Vách ngăn: 123 3.3.1.6 Tải trọng lan can lề hành 123 3.3.1.7 Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu tiện ích cơng cộng 124 3.3.1.8 Tổng tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc chủ 124 3.3.2 HOẠT TẢI HL93 125 3.3.2.1 Xe tải thiết kế 125 3.3.2.2 Xe hai trục thiết kế 125 3.3.2.3 Tải trọng 126 3.3.2.4 Tải trọng người 126 3.3.2.5 Tải trọng xung kích 126 3.4 ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG MÔMEN VÀ LỰC CẮT TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶC TRƯNG 126 3.4.1 Các mặt cắt đặc trưng 126 3.4.2 Xác định nội lực mặt cắt đặc trưng 126 3.4.2.1 Tại mặt cắt nhịp: 126 3.4.2.1.1 Nội lực tĩnh tải dầm biên: 128 3.4.2.1.2 Nội lực tĩnh tải dầm 128 3.4.2.1.3 Nội lực hoạt tải 128 3.4.2.1.4 Tải trọng 129 3.4.2.2 Mặt cắt gối: 130 3.4.2.3 Mặt cắt : I – I 130 3.4.2.4 Mặt cắt : II - II 131 3.4.2.5 Mặt cắt : III – III 132 3.4.2.6 Mặt cắt : IV – IV 133 3.5 TỔ HỢP NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶC TRƯNG THEO CÁC TTGH136 3.5.1 TTGH cường độ I 136 3.5.2 TTGH cường độ II 136 3.5.3 TTGH cường độ III 137 3.5.4 TTGH Sử dụng 137 3.5.5 TTGH đặc biệt 137 3.5.6 Lập bảng tổng hợp nội lực tính tốn dầm dầm biên 137 3.6 TÍNH TỐN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP 139 3.6.1 Tính tốn diện tích cốt thép 139 3.6.1.1 Tính tốn sơ số lượng cốt thép 139 3.6.1.2 Bố trí cốt thép mặt cắt ngang dầm 140 3.6.1.3 Bố trí cốt thép theo phương dọc dầm 143 3.6.2 Đặc trưng hình học mặt cắt dầm 144 3.6.2.1 Mặt cắt gối x0 145 3.6.2.2 Mặt cắt đoạn dầm đặc x1 147 3.6.2.3 Mặt cắt nhịp x5 148 3.6.3 TÍNH TỐN CÁC MẤT MÁT DỰ ỨNG SUẤT 151 3.6.3.1 Mất mát ứng suất co ngắn đàn hồi 151 3.6.3.2 Mất mát ứng suất co ngót 154 3.6.3.3 Mất mát ứng suất từ biến bêtông 155 3.6.3.4 Mất mát ứng suất tự chùng cốt thép giai đoạn khai thác 155 3.6.3.5 Tổng mát dự ứng suất: 156 3.7 KIỂM TOÁN DẦM 156 3.7.1 Kiểm tra khả chịu uốn dầm giai đoạn truyền lực 156 3.7.2 Kiểm tra khả chịu uốn Trạng Thái Giới Hạn Sử dụng 158 3.7.3 Xác định sức kháng danh định 160 3.7.3.1 Kiểm tra hàm lượng cốt thép max điều kiện sức kháng danh định: 162 3.7.3.2 Kiểm tra hàm lượng thép tối thiểu 164 3.7.4 Kiểm tra độ vồng, độ võng dầm 165 3.7.4.1 Độ vồng dự ứng lực 165 3.7.4.2 Độ võng trọng lượng thân dầm 166 3.7.4.3 Độ võng mặt cầu, dầm ngang, ván khuôn, vách ngăn 166 3.7.4.4 Độ võng gờ chắn, lan can 166 3.7.4.5 Độ võng lớp phủ trang bị cầu 166 3.7.4.6 Độ vồng dầm sau căng cáp dự ứng lực 166 3.7.4.7 Độ võng dầm khai thác tác dụng tải trọng thường xuyên ……………………………………………………………………166 3.7.4.8 Độ võng dầm khai thác tác dụng hoạt tải tải trọng thường xuyên 166 3.7.5 Tính duyệt theo lực cắt xoắn: 168 CHƯƠNG 175 4.1 CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN 175 4.2 CÁC ĐIỀU KIỆN CƠ BẢN 176 4.3 SỐ LIỆU KẾT CẤU PHẦN TRÊN 176 4.4 VẬT LIỆU SỬ DỤNG 177 4.5 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU 177 4.5.1 Tĩnh tải: 178 4.5.1.1 Kết cấu phần trên: 178 4.5.1.1.1 Dầm chủ: 178 4.5.1.1.2 Bản mặt cầu: 178 4.5.1.1.3 Dầm ngang: 179 4.5.1.1.4 Ván khuôn lắp ghép: 179 4.5.1.1.5 Vách ngăn: 179 4.5.1.1.6 Tải trọng lan can lề hành 179 4.5.1.1.7 Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu tiện ích cơng cộng 180 4.5.1.2 Kết cấu phần dưới: 180 4.5.1.2.1 Phần tĩnh tải trọng lượng thân xà mũ: 180 4.5.1.2.2 Phần tĩnh tải đá kê gối: 181 4.5.1.2.3 Phần tĩnh tải gối kê: 181 4.5.1.2.4 Phần tĩnh tải trọng lượng thân trụ 181 4.5.2 Hoạt tải HL93: 181 4.5.2.1 Xe tải thiết kế: 181 4.5.2.2 Xe hai trục thiết kế: 181 4.5.2.3 Tải trọng làn: 182 4.5.2.4 Tải trọng người hành 182 4.5.2.5 Sơ đồ xếp tải theo phương dọc cầu 182 4.5.2.6 Xếp hoạt tải theo phương ngang cầu 184 4.5.2.6.1 Xếp chất tải 184 4.5.2.6.2 Xếp chất tải 188 4.5.3 Lực hãm xe (BR): 191 4.5.4 Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu : 192 4.5.4.1 Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu thượng tầng ( ) 192 4.5.4.2 Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu hạ tầng 194 4.5.4.3 Tải trọng gió tác dụng lên xe (WL) 194 4.5.5 Tải trọng nước tác dụng lên trụ: 195 4.5.5.1 Áp lực dòng chảy p : 196 4.5.5.2 Tính va tàu (CV) 197 4.6 TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN XÀ MŨ: 198 4.6.1 Tĩnh tải: 198 4.6.2 Hoạt tải: 198 4.6.3 Tổ hợp nội lực mặt cắt: 198 4.7 TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN BỆ TRỤ: 200 4.7.1 Tĩnh tải: 200 4.7.2 Hoạt tải: 200 4.7.2.1 Theo phương dọc cầu: 200 4.7.2.2 Theo phương ngang cầu : 201 4.7.2.3 Hoạt tải khác 202 4.7.3 Tổ hợp tải trọng mặt cắt đỉnh móng: 202 4.8 THIẾT KẾ CỐT THÉP : 204 4.8.1 Thiết kế cốt thép cho xà mũ: 204 4.8.1.1 Kiểm tra theo TTGH CĐ: 204 4.8.1.2 Kiểm tra nứt theo TTGH SD: 205 4.8.1.3 Kiểm tra theo TTGH Mỏi: 206 4.8.1.4 Kiểm tra chịu cắt: 207 4.8.2 Thiết kế cốt thép cho thân trụ: 209 4.8.2.1 Thiết kế cốt thép theo trạng thái gới hạn cường độ I: 209 4.8.2.1.1 Theo phương dọc cầu: 209 4.8.2.1.2 Theo phương ngang cầu: 212 4.8.2.2 Thiết kế cốt thép theo TTGH ĐB: 213 4.9 TÍNH TỐN GỐI CẦU 215 ĐATN: THIẾT KẾ DẦM SUPER–T  max  GVHD: Th.S NGUYỄN ĐÌNH MẬU M max 17833.6   239.2 kG / cm2 W 74.55 Cường độ cho phép: Ru = 1900 kG/cm2 >  max  239.2 kG / cm2  Kiểm tra độ võng: Từ kết giải nội lực ta có: fmax= 0.06cm Độ võng cho phép : [f] = L/250 = 100/250= 0.4 cm > fmax = 0.06cm Vậy tiết diện nẹp thỏa mãn điều kiện chịu lực SVTH: Dương Nhật thành Trang 349